Accurate determination of atomic positions of surface hydrogen using new RHEED method

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本研究では、反射高速電子回折（RHEED）法の高度化及び強度シミュレーションによる最適なRHEED条件の探査により、物質表面上の水素の原子位置を高精度に決定することを目的としている。本年度は、試料冷却機構及び方位角プロット測定システムの構築、水素吸着Ni(111)表面の予備実験を実施した。現有のマニピュレーターに取り付け可能な冷媒貯蔵型の冷却システムを作製した。液体窒素を用いた冷却試験を行い、約10分で試料温度が100 Kに到達することを確認した。マニピュレーターのモーター駆動化により方位角プロットの測定を可能にした。既知の表面構造であるSi(111)を用いた動作試験を行い、鏡面反射スポット強度の方位角プロット測定に問題がないことを確認した。上記の実験装置の構築後、本研究の最初の測定対象であるNi(111)-2×2-2H表面の実験に着手した。始めに、スパッタ・アニールによる表面清浄化を実施し、1×1構造の形成を確認した。ロッキング曲線の実験データは、ランプリングのない表面構造を仮定した強度計算により再現可能である。続いて、100 Kに保たれたNi(111)-1×1表面に水素曝露を行い、5～6ラングミュアの曝露量で2×2-2H超構造が発現することを確認した。この結果は以前の報告と矛盾しない。RHEEDビーム照射による2×2スポット強度の時間変化を測定し、電子ビーム衝撃による水素脱離が小さいことを確認した。最後に、対称性のよい入射方位においてロッキング曲線の予備測定を実施した。また、水素吸着Pd(001)表面のRHEED強度シミュレーションの成果が学術誌に掲載となった。